RU2290741C2 - Three-phase voltage rectifying device incorporating three energy flow conversion channels (alternatives) - Google Patents

Three-phase voltage rectifying device incorporating three energy flow conversion channels (alternatives) Download PDF

Info

Publication number
RU2290741C2
RU2290741C2 RU2005106697/09A RU2005106697A RU2290741C2 RU 2290741 C2 RU2290741 C2 RU 2290741C2 RU 2005106697/09 A RU2005106697/09 A RU 2005106697/09A RU 2005106697 A RU2005106697 A RU 2005106697A RU 2290741 C2 RU2290741 C2 RU 2290741C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
phases
windings
rectifier bridges
transformers
Prior art date
Application number
RU2005106697/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005106697A (en
Inventor
хин Сергей Федорович Кон (RU)
Сергей Федорович Коняхин
Владимир Викторович Михеев (RU)
Владимир Викторович Михеев
Геннадий Сергеевич Мыцык (RU)
Геннадий Сергеевич Мыцык
Виталий Александрович Цишевский (RU)
Виталий Александрович Цишевский
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь"
Priority to RU2005106697/09A priority Critical patent/RU2290741C2/en
Publication of RU2005106697A publication Critical patent/RU2005106697A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2290741C2 publication Critical patent/RU2290741C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electrical and power conversion engineering; rectifiers.
SUBSTANCE: proposed device characterized in better electromagnetic compatibility with load and with supply mains due to utmost use of potential capabilities of three-channel energy-flow conversion has three conversion channels, each made in the form of rectifier bridge 10, 11, 12 whose inputs are connected to three phase circuits of secondary windings 7, 8, 9 of respective transformers 1, 2, 3. Like-phase circuits of transformer primary windings in first design alternate of device are cumulatively interconnected in series to form three star- or delta-connected primary phase leads of circuit. Primary or secondary circuits of transformer windings make it possible to organize sets of voltages shifted in phase through angle δ = π/9 across inputs of rectifier bridges 10, 11, 12. In second design alternate each circuit phase of primary windings 4, 5, 6 of each transformer is directly connected to input leads of supply mains and each transformer has one of three-phase transformer windings 13, 14, 15. Mentioned phase shift is organized in the same way as in first design alternate, that is, at primary or secondary end of transformer. Voltage rippling afforded by device equals 8 with channels handling strictly uniform load current.
EFFECT: enhanced quality of conversion and minimized transformer current distortions.
6 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано в качестве выпрямителя, обеспечивающего оптимальную электромагнитную совместимость устройства с сетью и с нагрузкой.The invention relates to the field of power converting equipment and can be used as a rectifier, ensuring optimal electromagnetic compatibility of the device with the network and with the load.

Известно устройство для двухканального преобразования энергетического потока; содержащее трехфазный фазосдвигающий трансформаторный узел, выполненный в виде одного или двух трансформаторов, трехфазные цепи вторичных обмоток которых подключены к входам двух трехфазных выпрямительных мостов. Одноименные по полярности выходные выводы этих мостов через обмотки уравнительного реактора (трансфильтра) подключены к выходным выводам устройства. Требуемый фазовый сдвиг напряжений, подаваемых на входы вентильных мостов, обеспечивается соединением цепей вторичных обмоток по схемам «звезда» и «треугольник» (1).A device for two-channel conversion of the energy flow; containing a three-phase phase-shifting transformer unit, made in the form of one or two transformers, the three-phase circuits of the secondary windings of which are connected to the inputs of two three-phase rectifier bridges. The output terminals of these bridges of the same polarity through the windings of the equalization reactor (transfilter) are connected to the output terminals of the device. The required phase shift of the voltages supplied to the inputs of the valve bridges is provided by the connection of the secondary winding circuits according to the "star" and "triangle" schemes (1).

Недостатками известного устройства (1) являются повышенный уровень пульсаций выпрямленного напряжения, проектно не предусмотренный разбаланс токов в каналах и перегрев обмоток трансформатора одного канала и вентилей одного из мостов. Это объясняется замагничиванием уравнительного реактора и потерей им своей функции выравнивания мгновенных значений напряжений на выходе мостов. Данные процессы являются следствием невозможности точной практической реализации требуемого отношения чисел витков двух трехфазных цепей обмоток, соединенных по схемам «звезда» и «треугольник», равного

Figure 00000002
, и трудностью выполнения условия необходимой разницы в 3 раза активных (и индуктивных) сопротивлений этих обмоток. Введение зазора в двухобмоточный уравнительный реактор или замена его на два магнитно не связанных дросселя индуктивности (с целью нейтрализации негативных последствий) приводит к ухудшению массогабаритных показателей.The disadvantages of the known device (1) are the increased level of ripple of the rectified voltage, the design does not provide for the imbalance of currents in the channels and overheating of the transformer windings of one channel and the valves of one of the bridges. This is due to the magnetization of the equalization reactor and the loss of its function of equalizing the instantaneous voltage values at the output of the bridges. These processes are the result of the impossibility of the exact practical implementation of the required ratio of the number of turns of two three-phase winding circuits connected according to the "star" and "triangle" schemes, equal to
Figure 00000002
, and the difficulty of meeting the conditions of the necessary difference of 3 times the active (and inductive) resistances of these windings. The introduction of a gap in a two-winding surge reactor or replacing it with two magnetically unconnected inductance chokes (in order to neutralize the negative consequences) leads to a deterioration in overall dimensions.

Кроме того, даже в идеализированном варианте, когда эти недостатки отсутствуют, проектно заложенное в устройство качество преобразования энергетического потока с пульсностью выпрямленного напряжения m=12 в ряде случаев применения (при повышенных мощностях) оказывается недостаточно высоким.In addition, even in the idealized version, when these shortcomings are absent, the design quality of the conversion of the energy flow with the pulse frequency of the rectified voltage m 1E = 12, which is projected in the device, turns out to be insufficiently high in a number of applications (with increased powers).

Наиболее близким к обоим вариантам данного изобретения решением является устройство для выпрямления трехфазного напряжения с трехканальным преобразованием энергетического потока, содержащее три выпрямительных моста, входные выводы каждого из которых подключены к трем фазам цепей вторичных обмоток соответствующих трансформаторов, которые выполнены обеспечивающими формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9, при этом одни из одноименных по полярности выходных выводов выпрямительных мостов объединены и образуют один из выходных выводов, предназначенных для подключения нагрузки (2).The solution closest to both variants of the present invention is a device for rectifying a three-phase voltage with three-channel conversion of the energy flow, containing three rectifier bridges, the input terminals of each of which are connected to three phases of the secondary winding circuits of the respective transformers, which are configured to form voltage systems at the inputs of the rectifier bridges with a sequential phase shift by an angle δ = π / 9, while one of the output with the same polarity s rectifier bridges are combined to form one of output terminals adapted for connection to the load (2).

Теоретически (в идеале, то есть без учета практически неизбежной амплитудной несимметрии) данное решение обеспечивает более высокое качество преобразования по сравнению с устройством (1). Под качеством преобразования имеются в виду такие показатели, как уровень и частота пульсаций выпрямленного напряжения и коэффициент гармоник потребляемого из сети тока. Однако вышеуказанные недостатки при этом не исчезают и проявляются в такой же степени.Theoretically (ideally, that is, without taking into account the almost inevitable amplitude asymmetry), this solution provides a higher conversion quality compared to the device (1). By the quality of the conversion we mean such indicators as the level and frequency of the ripples of the rectified voltage and the harmonic coefficient of the current consumed from the network. However, the above disadvantages do not disappear and are manifested to the same extent.

Положительным результатом, которого можно достичь при использовании каждого из вариантов данного изобретения, является улучшение массогабаритных показателей и повышение качества выходного напряжения путем нейтрализации негативных последствий, вызванных амплитудной несимметрией напряжений в каналах.A positive result that can be achieved by using each of the variants of the present invention is to improve the overall dimensions and improve the quality of the output voltage by neutralizing the negative effects caused by the amplitude asymmetry of the voltage in the channels.

Положительный результат по первому варианту изобретения достигается тем, что в устройстве для выпрямления трехфазного напряжения с трехканальным преобразованием энергетического потока, содержащем три выпрямительных моста, входные выводы каждого из которых подключены к трем фазам цепей вторичных обмоток соответствующих трансформаторов, которые выполнены обеспечивающими формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9, при этом одни из одноименных по полярности выходных выводов выпрямительных мостов объединены и образуют один из выходных выводов, предназначенных для подключения нагрузки (2), одноименные по фазе цепи первичных обмоток всех трансформаторов соединены между собой согласно последовательно, образуя три первичные фазные цепи, подключенные к входным выводам сети и соединенные между собой по схеме «звезда» либо «треугольник», при этом другие выходные выводы выпрямительных мостов также объединены и образуют второй выходной вывод. Кроме того, при понижающем коэффициенте трансформации трансформаторов каждые из фаз цепей их вторичных обмоток выполнены идентичными по числу витков и по топологии соединения, а первичные фазные цепи выполнены обеспечивающими указанное формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9.A positive result according to the first embodiment of the invention is achieved in that in a device for rectifying a three-phase voltage with a three-channel conversion of the energy flow containing three rectifier bridges, the input terminals of each of which are connected to the three phases of the secondary circuits of the corresponding transformers, which are configured to form rectifier bridges at the inputs voltage systems with a sequential phase shift by an angle δ = π / 9, while one of the output polarity of the same name the outputs of the rectifier bridges are combined and form one of the output terminals designed to connect the load (2), the phases of the same name as the primary windings of all transformers are connected in series according to each other, forming three primary phase circuits connected to the input terminals of the network and interconnected according to the scheme “Star” or “triangle”, while other output terminals of rectifier bridges are also combined and form a second output terminal. In addition, with a decreasing transformation coefficient of the transformers, each of the phases of the circuits of their secondary windings is made identical in the number of turns and in the topology of the connection, and the primary phase circuits are made providing the indicated formation of voltage systems with sequential phase shift by an angle δ = π / 9 at the inputs of rectifier bridges .

При повышающем коэффициенте трансформации трансформаторов каждые из фаз цепей их первичных обмоток выполнены одинаковыми по топологии и по числу витков, а цепи вторичных обмоток трансформаторов выполнены обеспечивающими указанное формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9.With an increasing transformation coefficient of transformers, each of the phases of the chains of their primary windings is made identical in topology and in the number of turns, and the chains of secondary windings of transformers are made providing the specified formation of voltage systems with sequential phase shift by an angle δ = π / 9 at the inputs of rectifier bridges.

Положительный результат согласно второму варианту изобретения достигается за счет того, что устройство для выпрямления трехфазного напряжения с трехканальным преобразованием энергетического потока, содержащее три выпрямительных моста, входные выводы каждого из которых подключены к трем фазам цепей вторичных обмоток соответствующих трансформаторов, три фазы цепей первичных обмоток каждого из которых присоединены к входным выводам сети, причем трансформаторы выполнены обеспечивающими формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9, а одни из одноименных по полярности выходных выводов выпрямительных мостов объединены и образуют один из выходных выводов, предназначенных для подключения нагрузки (2), снабжено тремя трехфазными трансфильтрами, обмотки каждого из которых включены соответственно согласно и последовательно в одноименные с ними по фазе цепи первичных обмоток трансформаторов, при этом другие выходные выводы выпрямительных мостов объединены и образуют второй выходной вывод. При понижающем коэффициенте трансформации трансформаторов предпочтительнее, чтобы каждые из фаз цепей их вторичных обмоток были выполнены идентичными по числу витков и топологии соединения, а цепи первичных обмоток выполнены обеспечивающими указанное формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9. При повышающем коэффициенте трансформации трансформаторов каждые из фаз цепей их первичных обмоток выполнены одинаковыми по числу витков и топологии соединения, а цепи вторичных обмоток выполнены обеспечивающими указанное формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9.A positive result according to the second embodiment of the invention is achieved due to the fact that a device for rectifying a three-phase voltage with three-channel conversion of the energy flow, containing three rectifier bridges, the input terminals of each of which are connected to three phases of the secondary circuits of the respective transformers, three phases of the primary winding circuits of each which are connected to the input terminals of the network, and the transformers are made providing for the formation at the inputs of rectifier bridges with a system of voltages with a sequential phase shift by an angle δ = π / 9, and one of the output terminals of the rectifier bridges with the same polarity is combined and form one of the output terminals intended to connect the load (2), equipped with three three-phase transfilters, the windings of each of which are included respectively, according to and sequentially in the phases of the transformer primary windings of the same name in phase, while the other output terminals of the rectifier bridges are combined to form a second output terminal. With a lowering coefficient of transformation of transformers, it is preferable that each of the phases of the circuits of their secondary windings is made identical in the number of turns and the topology of the connection, and the chains of primary windings are made providing the indicated formation of voltage systems with a sequential phase shift by an angle δ = π / 9 at the inputs of rectifier bridges . With an increasing transformation ratio of the transformers, each of the phases of the chains of their primary windings is made identical in the number of turns and the topology of the connection, and the chains of secondary windings are made providing the specified formation of voltage systems with sequential phase shift by an angle δ = π / 9 at the inputs of rectifier bridges.

На Фиг.1 представлена схема устройства по первому варианту выполнения при понижающем коэффициенте трансформации трансформаторов.Figure 1 presents a diagram of a device according to the first embodiment when reducing the transformation ratio of the transformers.

На Фиг.2 - то же при повышающем коэффициенте трансформации трансформаторов.Figure 2 - the same with an increasing transformation ratio of transformers.

На Фиг.3 представлена схема устройства по второму варианту выполнения.Figure 3 presents a diagram of a device according to the second embodiment.

На Фиг.4 представлена векторная диаграмма напряжений по второму варианту выполнения устройства.Figure 4 presents a vector diagram of the voltages of the second embodiment of the device.

На Фиг.5-7 приведены временные диаграммы основных рабочих процессов, поясняющие работу схем по Фиг.1, 2, 3 соответственно.Figure 5-7 shows the timing diagrams of the main work processes explaining the operation of the circuits of Figures 1, 2, 3, respectively.

Устройство (Фиг.1-3) содержит три трансформатора 1, 2, 3, каждый из которых содержит три фазы цепей первичных обмоток 4, 5, 6, подключенных к входным выводам сети, и три фазы цепей вторичных обмоток 7, 8, 9, соединенных с входными выводами соответствующих выпрямительных мостов 10, 11, 12, одноименные по полярности выходные выводы которых объединены и образуют выходные выводы устройства. Трансформаторы выполнены обеспечивающими формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9.The device (Figs. 1-3) contains three transformers 1, 2, 3, each of which contains three phases of the primary winding circuits 4, 5, 6 connected to the input terminals of the network, and three phases of the secondary winding circuits 7, 8, 9, connected to the input terminals of the respective rectifier bridges 10, 11, 12, the output terminals of the same polarity are combined and form the output terminals of the device. The transformers are designed to provide voltage systems with sequential phase shift by an angle δ = π / 9 at the inputs of rectifier bridges.

По первому варианту выполнения (Фиг.1, 2) одноименные по фазе цепи первичных обмоток всех трансформаторов 1, 2, 3 соединены между собой согласно и последовательно, образуя три первичные фазные цепи, подключенные к входным выводам сети и соединенные между собой по схеме «звезда» либо «треугольник».According to the first embodiment (Fig. 1, 2), the phases of the same name of the primary windings of all transformers 1, 2, 3 are interconnected according to and in series, forming three primary phase circuits connected to the input terminals of the network and interconnected according to the star ”Or“ triangle ”.

Первый вариант выполнения устройства предназначен для применения его в том случае, когда одновременно с операцией выпрямления сетевого напряжения осуществляется понижение его уровня (Фиг.1) либо его повышение (Фиг.2). При понижающем коэффициенте трансформации трансформаторов (Фиг.1) каждые из фаз цепей их вторичных обмоток выполнены идентичными по числу витков и по топологии соединения («звезда» либо «треугольник»). Формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным сдвигом на угол δ=π/9 осуществляется на первичной стороне трансформаторов 1, 2, 3, три фазы цепей первичных обмоток 4, 5, 6 которых выполнены, например, по схемам «открытая звезда» - «прямой зигзаг» - «обратный зигзаг» соответственно. Трехфазные напряжения, формируемые на обмотках 4, 6, оказываются сдвинутыми по фазе относительно трехфазной системы напряжений, формируемой цепями первичных обмоток 5 на угол δ=π/9 в сторону опережения и отставания соответственно. Фазы цепей первичных обмоток 4 и 6 по числу витков W выполнены одинаковыми и состоят из двух частей - главных W=W и дополнительных W=W. Требуемый последовательный фазовый сдвиг на угол δ=π/9 между напряжениями трех каналов, каждый из которых образован выпрямительным мостом с соответствующим трансформатором, обеспечивается выполнением следующих соотношений между их числами витков:The first embodiment of the device is intended for use in the case when, simultaneously with the operation of rectifying the mains voltage, its level is reduced (Figure 1) or it is increased (Figure 2). When reducing the transformation ratio of the transformers (Figure 1), each of the phases of the circuits of their secondary windings is made identical in the number of turns and in the connection topology ("star" or "triangle"). Formation of voltage systems with sequential angular shift δ = π / 9 at the inputs of rectifier bridges is carried out on the primary side of transformers 1, 2, 3, three phases of the primary winding circuits 4, 5, 6 of which are made, for example, according to the "open star" schemes - “Forward zigzag” - “reverse zigzag”, respectively. The three-phase voltages generated on the windings 4, 6 turn out to be phase shifted relative to the three-phase voltage system formed by the chains of the primary windings 5 by an angle δ = π / 9 in the direction of advancing and lagging, respectively. The phases of the primary winding circuits 4 and 6 in the number of turns W are made identical and consist of two parts - the main W 4G = W 6G and additional W 4D = W 6D . The required sequential phase shift by an angle δ = π / 9 between the voltages of three channels, each of which is formed by a rectifier bridge with a corresponding transformer, is ensured by the following relations between their number of turns:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где W5 - число витков в одной фазе цепи первичной обмотки 5.where W 5 - the number of turns in one phase of the circuit of the primary winding 5.

Формирование указанного фазового сдвига на входах мостов 10, 11, 12 с помощью первичных фазных цепей целесообразно потому, что из-за большего напряжения на первичной стороне и, как следствие, из-за большего числа витков в сравнении с числами витков цепей вторичных обмоток 7...9 условие (1) выполняется более точно. Следовательно, неравномерность распределения токов в каналах также будет меньшей.The formation of the indicated phase shift at the inputs of the bridges 10, 11, 12 with the help of primary phase circuits is advisable because of the greater voltage on the primary side and, as a result, because of the greater number of turns in comparison with the number of turns of the secondary winding circuits 7. ..9 condition (1) is fulfilled more precisely. Consequently, the uneven distribution of currents in the channels will also be less.

На Фиг.2 представлено устройство, в котором использованы трансформаторы с повышающим коэффициентом трансформации. Здесь требуемый последовательный фазовый сдвиг трехфазных систем напряжений реализован на вторичной стороне за счет того, что три фазы цепей вторичных обмоток 7 и 9 выполнены по схемам "прямой зигзаг" и "обратный зигзаг" соответственно, а цепи вторичных обмоток 8 выполнены без реализации фазового сдвига (по схеме «открытая звезда»). Каждые из фаз цепей первичных обмоток 4, 5, 6 выполнены одинаковыми по числу витков и топологии построения.Figure 2 presents a device in which transformers with increasing transformation ratio are used. Here, the required sequential phase shift of three-phase voltage systems is implemented on the secondary side due to the fact that the three phases of the secondary winding circuits 7 and 9 are made according to the “direct zigzag” and “reverse zigzag” schemes, respectively, and the secondary winding circuits 8 are made without phase shift ( according to the "open star" scheme). Each of the phases of the primary winding circuits 4, 5, 6 is made identical in the number of turns and the construction topology.

На Фиг.3 представлен второй вариант выполнения устройства, в котором осуществляется выпрямление и понижение уровня сетевого напряжения. Требуемый фазовый сдвиг между основными гармониками напряжений трех систем напряжений каналов на угол δ=π/9 здесь обеспечивается на первичной стороне соответствующим (аналогичным Фиг.1) выполнением трех фаз цепей первичных обмоток 4, 5, 6 с той лишь разницей, что из-за параллельного (а не последовательного) их подключения к сети число витков во всех трех фазах первичных обмоток здесь должно быть больше в 3 раза. Способ формирования фазового сдвига между трехфазными системами напряжений каналов {UА1, UВ1, UC1}, {UA2, UВ2, UC2} и {UА3, UВ3, UC3) обеспечивается путем геометрического суммирования двух напряжений (векторов) соответствующих фаз и поясняется векторной диаграммой на Фиг.4. Каждые из фаз цепей вторичных обмоток 7, 8, 9 выполняют одинаковыми по числу витков и по топологии соединения. Устройство содержит три трехфазных однообмоточных трансфильтра 13, 14, 15. Каждые из трех обмоток каждого трансфильтра включены согласно и последовательно в одноименные с ними по фазе цепи первичных обмоток 4, 5, 6 трансформаторов, соединенных между собой по схеме «звезда» либо «треугольник» и подключенных соответственно к входным выводам сети.Figure 3 presents the second embodiment of the device, in which the rectification and lowering of the mains voltage. The required phase shift between the main harmonics of the voltages of the three channel voltage systems at an angle δ = π / 9 is provided here on the primary side by corresponding (similar to Figure 1) implementation of the three phases of the primary winding circuits 4, 5, 6 with the only difference being that their parallel (and not serial) connection to the network, the number of turns in all three phases of the primary windings here should be 3 times more. A method of generating a phase shift between three-phase voltage systems of channels {U A1 , U B1 , U C1 }, {U A2 , U B2 , U C2 } and {U A3 , U B3 , U C3 ) is provided by geometric summation of two voltages (vectors) corresponding phases and is illustrated by the vector diagram in Fig.4. Each of the phases of the circuits of the secondary windings 7, 8, 9 perform the same in the number of turns and in the topology of the connection. The device contains three three-phase single-winding transfilters 13, 14, 15. Each of the three windings of each transformer is included in sequence and sequentially in the phases of the primary windings 4, 5, 6 of the transformers of the same name, connected to each other according to a star or delta circuit and connected respectively to the input terminals of the network.

При повышающем коэффициенте трансформации трансформаторов каждые из фаз цепей их первичных обмоток 4, 5, 6 выполнены одинаковыми по числу витков и топологии соединения, а цепи вторичных обмоток выполнены обеспечивающими указанное формирование систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом путем их соединения по аналогии с Фиг.3.With an increasing transformation coefficient of transformers, each of the phases of the chains of their primary windings 4, 5, 6 is made identical in the number of turns and the topology of the connection, and the chains of secondary windings are made providing the indicated formation of voltage systems with a sequential phase shift by connecting them by analogy with Figure 3.

В отличие от модификаций схем по первому варианту данный вариант устройства обладает свойством унификации. Каждый из трех каналов может использоваться как независимо, обеспечивая выпрямление напряжения с пульсностью m=6, так и совместно с двумя другими, обеспечивая при этом в три раза большую мощность и значительно более высокое качество преобразования энергетического потока: при одноканальном исполнении m=6, уровень пульсаций выпрямленного напряжения ΔU*d/2=2,25%, коэффициент гармоник потребляемого из сети тока - КГ(i)=31%, а при трехканальном исполнении эти параметры принимают значения: m=18, ΔU*d/2=0,25%, КГ(i)=10%. Порядок высших гармоник потребляемого из сети тока определяется при одноканальном преобразовании номером 6k±1, а при трехканальном преобразовании номером 18k±1, где k=1, 2, 3, ...∞ любое целое число.In contrast to the modifications of the schemes according to the first embodiment, this variant of the device has the property of unification. Each of the three channels can be used independently, providing voltage rectification with a pulse frequency of m 1E = 6, and in conjunction with two others, while providing three times more power and significantly higher quality of energy flux conversion: with single-channel design m 1E = 6 , the level of ripple of the rectified voltage ΔU * d / 2 = 2.25%, the harmonic coefficient of the current consumed from the network is K G (i) = 31%, and with three-channel design these parameters take the values: m 1E = 18, ΔU * d / 2 = 0.25%, K G (i) = 10%. The order of the highest harmonics of the current consumed from the network is determined by a single-channel conversion by the number 6k ± 1, and by a three-channel conversion by the number 18k ± 1, where k = 1, 2, 3, ... ∞ is any integer.

Работа устройства для выпрямления трехфазного напряжения, выполненного по Фиг.1 и 2 (с трехканальным преобразованием и пульсностью выпрямленного напряжения m=18), поясняется временными диаграммами на Фиг.5, 6, которые получены на основе имитационного компьютерного макромоделирования, при котором такие мелкие детали, как паразитные индуктивности в канале преобразования, учитывать нецелесообразно.The operation of the device for rectification of the three-phase voltage, performed according to Figures 1 and 2 (with three-channel conversion and the pulse frequency of the rectified voltage m 1E = 18), is illustrated by the timing diagrams in Figures 5, 6, which are obtained on the basis of simulated computer macromodeling, in which such small details, such as parasitic inductances in the conversion channel, are impractical to consider.

На фиг.5 показаны: 16 - фазное напряжение сети; 17 - потребляемый выпрямительным устройством из сети фазный ток (при его активной нагрузке); 18 - 18-пульсное выпрямленное напряжение (на выходе устройства); 19, 20, 21 - линейные напряжения на одноименных входах выпрямительных мостов 10, 11, 12; 22, 23, 24 - одноименные по фазе («А», например) напряжения на цепях вторичных обмоток каналов; 25, 26, 27 - одноименные по фазе («А») токи каналов. На фиг.6 представлены: 28, 29, 30 - токи на выходе выпрямительных мостов 10...12; 31 - ток в нагрузке (суммарный ток каналов); 32, 33 - токи через диоды одной стойки моста 10; 34, 35 - токи через диоды одной стойки моста 11; 36, 37 - токи через диоды одной стойки моста 12.Figure 5 shows: 16 - phase voltage of the network; 17 - phase current consumed by the rectifier device from the network (with its active load); 18 - 18-pulse rectified voltage (at the output of the device); 19, 20, 21 - line voltage at the same inputs of rectifier bridges 10, 11, 12; 22, 23, 24 - the same phase ("A", for example) voltages on the circuits of the secondary windings of the channels; 25, 26, 27 — channel currents of the same name (“A”). Figure 6 presents: 28, 29, 30 - currents at the output of rectifier bridges 10 ... 12; 31 - current in the load (total current of the channels); 32, 33 - currents through the diodes of one rack of the bridge 10; 34, 35 - currents through the diodes of one rack of the bridge 11; 36, 37 - currents through the diodes of one rack of the bridge 12.

Из рассмотрения диаграмм следует, что токи в каналах одинаковы как по форме, так и по значению, а коэффициент гармоник потребляемого из сети тока имеет значение, практически равное расчетному КГ(i)=10%.From the consideration of the diagrams it follows that the currents in the channels are the same in both form and value, and the harmonic coefficient of the current consumed from the network has a value almost equal to the calculated K G (i) = 10%.

Рабочие процессы в выходной части устройства по второму варианту, соответствующему Фиг.3 (с трехканальным преобразованием и пульсностью выпрямленного напряжения m=18), не отличаются от процессов, представленных на фиг.6. Отличия имеют место лишь во входной части, где установлены три трехфазных однообмоточных трансфильтра 13, 14, 15. Каждая из трех обмоток в каждом из трансфильтров расположена на одном из стержней 3-х фазного (трехстержневого) магнитопровода. Трехстержневые магнитопроводы на Фиг.3 выделены жирными линиями. Процессы, происходящие здесь (во входной части устройства), иллюстрируются временными диаграммами на фиг.7, где представлены: 38, 39, 40 - фазные напряжения сети; 41, 42, 43 - соответствующие им фазные напряжения (UА2, UB2, UC2) на обмотках 4 трансформатора 1; 44, 45, 46 - напряжения на обмотках трех трансфильтров 13, 14, 15. Задача равномерного распределения токов между каналами решается путем введения трех трансфильтров.The working processes in the output part of the device according to the second embodiment, corresponding to Figure 3 (with three-channel conversion and the pulse frequency of the rectified voltage m 1E = 18), do not differ from the processes presented in Fig.6. Differences occur only in the input part, where three three-phase single-winding transfilters 13, 14, 15 are installed. Each of the three windings in each of the transfilters is located on one of the rods of a 3-phase (three-core) magnetic circuit. The three-core magnetic cores in FIG. 3 are shown in bold lines. The processes occurring here (in the input part of the device) are illustrated by time diagrams in Fig. 7, where: 38, 39, 40 - phase voltage of the network; 41, 42, 43 - the corresponding phase voltage (U A2 , U B2 , U C2 ) on the windings 4 of the transformer 1; 44, 45, 46 - voltage across the windings of three transfilters 13, 14, 15. The problem of uniform distribution of currents between the channels is solved by introducing three transfilters.

Таким образом, данные варианты трансформаторно-выпрямительных устройств обеспечивают строго равномерную токовую загрузку каналов при минимальном искажении токов в обмотках трансформаторного узла, благодаря чему достигается снижение габаритной мощности трансформаторного узла и установленной мощности выпрямительных мостов, что существенно расширяет области их целесообразного применения.Thus, these versions of transformer-rectifier devices provide strictly uniform current loading of channels with minimal distortion of currents in the windings of the transformer assembly, which reduces the overall power of the transformer assembly and installed power of the rectifier bridges, which significantly expands the field of their practical application.

Источники информацииInformation sources

1. Розанов Ю.К. Основы силовой преобразовательной техники. М.: Энергия, с.392, 1979 г.1. Rozanov Yu.K. Fundamentals of power conversion technology. M .: Energy, p. 392, 1979.

2. Размадзе Ш.М. Преобразовательные схемы и системы. М.: Высшая школа, с.239, 1967.2. Razmadze Sh.M. Conversion schemes and systems. M.: Higher School, p.239, 1967.

Claims (6)

1. Устройство для выпрямления трехфазного напряжения с трехканальным преобразованием энергетического потока, содержащее три выпрямительных моста, входные выводы каждого из которых подключены к трем фазам цепей вторичных обмоток соответствующих трансформаторов, которые выполнены обеспечивающими формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9, при этом одни из одноименных по полярности выходных выводов выпрямительных мостов объединены и образуют один из выходных выводов, предназначенных для подключения нагрузки, отличающееся тем, что одноименные по фазе цепи первичных обмоток всех трансформаторов соединены между собой согласно и последовательно, образуя три первичные фазные цепи, подключенные к входным выводам сети и соединенные между собой по схеме «звезда» либо «треугольник», при этом другие выходные выводы выпрямительных мостов также объединены и образуют второй выходной вывод.1. A device for rectifying a three-phase voltage with a three-channel conversion of the energy flow, containing three rectifier bridges, the input terminals of each of which are connected to three phases of the secondary circuits of the corresponding transformers, which are configured to form voltage systems with sequential phase shift by an angle δ at the inputs of the rectifier bridges = π / 9, while one of the output terminals of the rectifier bridges with the same polarity is combined and form one of the output terminals designed to connect the load, characterized in that the same phase phases of the primary windings of all the transformers are interconnected according to and in series, forming three primary phase circuits connected to the input terminals of the network and interconnected according to the "star" or "triangle" circuit, while the other output terminals of the rectifier bridges are also combined and form a second output terminal. 2. Устройство для выпрямления трехфазного напряжения с трехканальным преобразованием энергетического потока по п.1, отличающееся тем, что при понижающем коэффициенте трансформации трансформаторов каждые из фаз цепей их вторичных обмоток выполнены идентичными по числу витков и по топологии соединения, фазные цепи выполнены обеспечивающими указанное формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9.2. A device for rectifying a three-phase voltage with a three-channel conversion of the energy flow according to claim 1, characterized in that, with a decreasing transformation coefficient of the transformers, each of the phases of the circuits of their secondary windings is made identical in the number of turns and in the connection topology, phase circuits are made to provide the indicated formation on the inputs of rectifier bridges of voltage systems with sequential phase shift by an angle δ = π / 9. 3. Устройство для выпрямления трехфазного напряжения с трехканальным преобразованием энергетического потока по п.1, отличающееся тем, что при повышающем коэффициенте трансформации трансформаторов каждые из фаз цепей их первичных обмоток выполнены одинаковыми по топологии и по числу витков, а три фазы цепей вторичных обмоток трансформаторов выполнены обеспечивающими указанное формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9.3. A device for rectifying a three-phase voltage with a three-channel conversion of the energy flow according to claim 1, characterized in that, with an increasing transformation ratio of the transformers, each of the phases of the chains of their primary windings is made identical in topology and in the number of turns, and the three phases of the chains of the secondary transformer windings are made providing the specified formation at the inputs of rectifier bridges of voltage systems with sequential phase shift by an angle δ = π / 9. 4. Устройство для выпрямления трехфазного напряжения с трехканальным преобразованием энергетического потока, содержащее три выпрямительных моста, входные выводы каждого из которых подключены к трем фазам цепей вторичных обмоток соответствующих трансформаторов, три фазы цепей первичных обмоток каждого из которых присоединены к входным выводам сети, причем трансформаторы выполнены обеспечивающими формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом δ=π/9, а одни из одноименных по полярности выходных выводов выпрямительных мостов объединены и образуют один из выходных выводов, предназначенных для подключения нагрузки, отличающееся тем, что оно снабжено тремя трехфазными фильтрами, каждый из которых содержит три обмотки, расположенные на соответствующих стержнях трехфазного магнитопровода, причем обмотки каждого из трехфазных фильтров включены соответственно согласно и последовательно в одноименные с ними по фазе цепи первичных обмоток трансформаторов, при этом другие выходные выводы выпрямительных мостов объединены и образуют второй выходной вывод.4. A device for rectifying a three-phase voltage with three-channel conversion of the energy flow, containing three rectifier bridges, the input terminals of each of which are connected to three phases of the secondary circuits of the respective transformers, three phases of the primary circuits of each of which are connected to the input terminals of the network, and the transformers are made providing the formation of voltage systems with sequential phase shift δ = π / 9 at the inputs of rectifier bridges, and some of the same and the output terminals of the rectifier bridges are combined and form one of the output terminals for connecting the load, characterized in that it is equipped with three three-phase filters, each of which contains three windings located on the respective rods of the three-phase magnetic circuit, and the windings of each of the three-phase filters are included, respectively according to and sequentially in the phases of the primary windings of transformers of the same name in phase, while the other output terminals of the rectifier bridges are combined and form a second output terminal. 5. Устройство для выпрямления трехфазного напряжения с трехканальным преобразованием энергетического потока по п.4, отличающееся тем, что при понижающем коэффициенте трансформации трансформаторов каждые из фаз цепей их вторичных обмоток выполнены идентичными по числу витков и топологии соединения, а три фазы цепей первичных обмоток выполнены обеспечивающими указанное формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9.5. A device for rectifying a three-phase voltage with a three-channel conversion of the energy flow according to claim 4, characterized in that, with a decreasing coefficient of transformation of the transformers, each of the phases of the circuits of their secondary windings is made identical in the number of turns and the topology of the connection, and three phases of the chains of the primary windings are made providing the specified formation at the inputs of rectifier bridges of voltage systems with a sequential phase shift by an angle δ = π / 9. 6. Устройство для выпрямления трехфазного напряжения с трехканальным преобразованием энергетического потока по п.4, отличающееся тем, что при повышающем коэффициенте трансформации трансформаторов каждые из фаз цепей их первичных обмоток выполнены одинаковыми по числу витков и топологии соединения, а три фазы цепей вторичных обмоток выполнены обеспечивающими указанное формирование на входах выпрямительных мостов систем напряжений с последовательным фазовым сдвигом на угол δ=π/9.6. A device for rectifying a three-phase voltage with a three-channel conversion of the energy flow according to claim 4, characterized in that, with an increasing transformation ratio of the transformers, each of the phases of the chains of their primary windings is made identical in the number of turns and the topology of the connection, and three phases of the chains of the secondary windings are made providing the specified formation at the inputs of rectifier bridges of voltage systems with a sequential phase shift by an angle δ = π / 9.
RU2005106697/09A 2005-03-14 2005-03-14 Three-phase voltage rectifying device incorporating three energy flow conversion channels (alternatives) RU2290741C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005106697/09A RU2290741C2 (en) 2005-03-14 2005-03-14 Three-phase voltage rectifying device incorporating three energy flow conversion channels (alternatives)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005106697/09A RU2290741C2 (en) 2005-03-14 2005-03-14 Three-phase voltage rectifying device incorporating three energy flow conversion channels (alternatives)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005106697A RU2005106697A (en) 2006-08-20
RU2290741C2 true RU2290741C2 (en) 2006-12-27

Family

ID=37060303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005106697/09A RU2290741C2 (en) 2005-03-14 2005-03-14 Three-phase voltage rectifying device incorporating three energy flow conversion channels (alternatives)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2290741C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708632C1 (en) * 2019-06-14 2019-12-10 Илья Николаевич Джус Double-phase rectifier
RU2761969C1 (en) * 2021-04-19 2021-12-14 Юрий Николаевич Шуваев Multi-phase rectifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708632C1 (en) * 2019-06-14 2019-12-10 Илья Николаевич Джус Double-phase rectifier
RU2761969C1 (en) * 2021-04-19 2021-12-14 Юрий Николаевич Шуваев Multi-phase rectifier

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005106697A (en) 2006-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6181132B2 (en) Power converter
US6101113A (en) Transformers for multipulse AC/DC converters
US4366532A (en) AC/DC or DC/AC Converter system with improved AC-line harmonic reduction
EP2320550B1 (en) Power transformer and power converter incorporating same
EP2320551B1 (en) Thirty-six pulse power transformer and power converter incorporating same
JP5894763B2 (en) Power converter
US11909305B2 (en) AC-to-DC power converter which removed a common mode component form the output current
JP2008178180A (en) Rectifier circuit
JP6121582B2 (en) Power converter
US11025171B2 (en) Power conversion apparatus having Scott-T transformer
US6982884B1 (en) Autotransformers to parallel AC to DC converters
RU2290741C2 (en) Three-phase voltage rectifying device incorporating three energy flow conversion channels (alternatives)
JPH09135570A (en) Multiple rectifier
WO2013018185A1 (en) Power conversion apparatus
US11114932B1 (en) Method and apparatus for reduction of ripple current
JP6311050B2 (en) Power converter
RU122213U1 (en) AUTO TRANSFORMER-RECTIFIER DEVICE
RU2282298C1 (en) Device for rectification of three-phased voltage with four-channeled transformation of energy flow
RU91486U1 (en) MULTI-PHASE CONVERTER
SU930534A1 (en) Ac-to-dc voltage converter
RU2280311C1 (en) Three-phase dual-channel conversion transformer-rectifier unit (alternatives)
RU2641314C1 (en) Device for generating constant frequency ac voltage at variable speed of generator drive
CA2216357C (en) Dc/ac power converter
US20190035545A1 (en) Voltage step-up autotransformer, and ac-to-dc converter comprising such an autotransformer
RU2503121C1 (en) Five-phase phase changer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120315